适应新型电力系统的电力互替品市场——(一)理念与构想

新型电力系统重塑了能源生产消费结构,电力市场机制也需随之改变。首先,分析指出提升系统调节能力是新型电力系统下市场机制设计的首要目标;围绕该目标给出了市场机制应具备的特点,包括利于激发调节动力、释放调节能力、接纳各种新型调节资源等。其次,对世界各国现货市场普遍采用的分时交易机制进行了分析,指出其与新型电力系统存在诸多不适应之处,包括市场主体调节贡献无法被量化表征,市场主体连续运行特性与分时交易机制相矛盾、调节能力难以完全释放,以及难以满足海量柔性资源直接参与电力市场的需求等。为此,文中舍弃分时交易的方式,转而提出整体交易机制与电力互替品概念,介绍了形成与交易电力互替品的主要思路,并以电力互替品为核心构想了新型市场机制。该机制可通过调节责任划分量化各主体调节贡献,激发市场主体的调节动力;同时,也能促进市场主体主动优化自身运行方式,释放调节能力;具有易于扩展的优势,可轻松接纳新型电力系统下层出不穷的各类新型主体。

双积分政策下考虑电耗、新能源偏好的决策研究

为探讨汽车制造商面对国内汽车行业电气化转型的生产决策问题,在双积分政策背景下针对制造商、零售商组成的二级供应链构建两种生产情形下不同决策模型,并引入新能源汽车电能消耗和消费者新能源偏好,运用Stackelberg博弈求得不同生产情形中不同决策模式下供应链各成员最优生产决策与收益分析。结果表明:双积分政策的深入实施有利于提高新能源汽车电能消耗水平,降低新能源汽车销售价格,扩大市场规模的同时促使燃油车提高减排水平;车企应选择在集中决策模式下提高新能源车型产能,逐渐减少传统燃油车产量,给供应链中各成员带来更多收益;从短期看制造商继续生产燃油车的生产情形所获收益虽高于停产燃油车情形,但其收益波动较大且制造商停产燃油车全面转型生产新能源汽车后的收益呈稳定增长趋势。

园区受端新型电力系统电力电量再平衡方法

我国工业园区电能消耗占据了较高的比例,针对依托新型电力系统促进工业园区绿色低碳发展的需要,提出了一种面向工业园区受端新型电力系统的电力电量再平衡方法。首先,开展电力和电量需求预测并进行电力电量初平衡;然后,基于受端源网荷储协同作用并充分考虑园区节能、电能替代、各类分布式电源、储能和需求响应能力的作用进行电力电量再平衡,由此确定园区年度外调电和区内自产电的比例,进一步建立包含低碳效应和电力系统规模变化在内的量化指标评价体系,对电力电量再平衡带来的变配电容量缩减规模和降碳效用进行评价。以我国南方某工业园区新型电力系统的电力电量再平衡为例对以上方法进行了验证,结果表明:该园区2030年变配电规划容量可缩减10.1%,用电综合碳排放因子由0.60 kg/(kW·h)降至0.54 kg/(kW·h);2060年变配电规划容量可缩减9.57%,电能替代实现减碳5.85万t/a,可为受端新型电力系统的电力电量平衡提供有力的理论支撑。

计及动态碳排放对新能源消纳市场的价格研究

通过丰富电力市场交易方式,可有效提高新能源消纳水平。针对现有电力市场无法有效控制碳排放的特点,提出计及动态碳排放的电力市场出清方法,将火电碳排放成本动态传导到电价中,从而使部分发电权向新能源转移。同时,当发生弃能时,对弃能机组引入价格因子替换报价,进行电力市场二次出清,深度促进新能源应发尽发,以激励相容机制平衡发电权转受让方收益。采用改进的IEEE 30节点系统进行仿真验证,提出的电力市场交易机制能有效降低火电机组的碳排放并促进风光消纳,验证了该方法的有效性。

高比例新能源系统中各类电网侧储能设施调峰效益对比

储能电站的效益评估是储能大规模发展的关键。对高比例新能源系统电网侧储能的效益进行了全面评估,通过全时段8760 h生产仿真模拟,在保持系统供电可靠性不变的约束下,计算了抽水蓄能、压缩空气、电化学储能等储能电站的容量效益、电量效益,考虑了各类储能电站的运行策略。仿真模拟过程中,以周为节点,计算全年8760 h的系统运行状态,考虑了储能电站的运行效率、机组启停、跨日调节等因素,避免了典型日生产模拟无法模拟储能跨日调节导致的储能容量和电量效益评估失真的问题。最后,以中国西北地区实际高比例新能源系统为研究对象,分析了各种储能对减少火电装机、降低新能源弃电率的作用,研究结果可为中国高比例新能源系统电网侧储能电站的建设提供参考。

新能源电动农机一源多用创新供能赋能农网农机融合发展——基于全国536份调查问卷分析

随着我国“三电”技术的快速发展,新能源电动农机也如雨后春笋般迅速崛起,一源多用的提出是解决新能源电动农机季节性闲置、利用率低、无法与农村电网(以下简称农网)新型电力系统互动融合等问题的创新发展模式,具有用能清洁环保、数智化程度高、易于组网的现代化技术特征。针对新能源电动农机一源多用的关键技术、应用场景、实施路径和商业模式等存在问题与发展前景,面向农机、农业、电力和电网等相关从业人员开展网络问卷调研,从一源多用技术发展潜力和农网农机融合认知态势等视角,基于调研结果,研究了一源多用赋能农网农机融合的农机电能替代潜力、应用场景、综合效益等,分析了一源多用的实施路径和商业模式,提出了一源多用创新供能模式赋能农网农机融合的关键技术和扶持政策建议。结果表明,新能源电动农机一源多用发展模式具有较好经济效益和环保效益,发展前景被普遍看好,对落实双碳目标与乡村振兴战略具有积极意义。未来仍需开展新能源电动农机和电网融合互动关键技术协同攻关和应用研究,探索可持续且多方共赢的良性商业模式。

面向沙戈荒区域新能源消纳的电力系统日前低碳调度策略

针对在沙漠、戈壁、荒漠区域的新能源机组面临消纳和经济性差等问题,提出一种面向沙戈荒区域新能源消纳的电力系统日前低碳调度策略。考虑系统结构的复杂性,采用模型分层的优化方案。上层模型以需求响应(DR)调用成本最小和优化负荷与风光预测总值协方差最大为目标,旨在优化用电负荷曲线,释放电网新能源消纳潜力;下层模型通过协调风电机组、光伏机组、储能电站、火电机组以及上层模型得到的优化负荷,同时将阶梯型的碳交易成本引入到目标函数中,建立多目标“源网储荷”协同低碳调度模型,旨在提高系统运行的经济性,降低系统的碳排放量,提高新能源的消纳能力。最后基于改进的IEEE 30节点系统进行仿真测试,结果验证了模型的有效性。

基于软件定义的新型电力系统分层自治电力平衡模式研究

新型电力系统是一个典型的复杂系统,源荷双侧的强不确定性导致电力电量时空分布极度不平衡,电力电量平衡逻辑发生了根本性变化,电力平衡面临巨大的挑战。为建立源网荷储多元协同互动的新型平衡模式,根据分层可以弱化复杂系统复杂性的理念,提出了基于能量自治单元的分层自治电力平衡模式。能量自治单元具备自调度、自平衡能力,在不同市场模式下具备不同的具体形态,将成为多元海量资源参与电力市场的有效途径。基于软件范型理论,指出能量自治单元应具备多元融合的架构模型、自适应运行机理和持续演化的生命周期,同时介绍了基于软件定义的能量自治单元软硬件解耦构建思路。最后,对能量自治单元构建的关键技术进行了讨论和展望。

考虑风电消纳的热电联供微电网系统协同优化策略研究

针对新能源的波动性和随机性使其在电力系统中的消纳存在困难,弃风、弃光现象频发,提出一种考虑风电消纳的热电联供微电网源-荷-储协同优化技术。以微网的运行总成本及风电消纳水平为优化目标,在调节热电联供机组出力的同时,结合蓄热式电锅炉储热系统及储能系统的灵活调节能力,进行微电网运行的协同优化。所提出模型通过非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)进行求解,并基于某园区微电网数据进行了验证,相较于单一灵活性资源的优化调度,所提的源-荷-储协同优化模型能够在兼顾成本的同时保证较高的风电消纳水平。

流域水风光多能互补清洁能源基地发展情况浅谈

从源网荷储一体化和多能互补发展的政策环境出发,结合我国水风光的资源分布和发电情况,分析将大型流域水电站周边一定范围内的光伏、风电就近接入水电站汇集打捆送出的优势,梳理了流域水风光多能互补清洁能源基地的开发原则和开发模式,分析了水风光出力互补特性。以雅砻江流域水风光多能互补清洁能源基地为例,总结典型流域水风光多能互补清洁能源基地的建设运行情况。

新型电力系统下多元资源发电容量充裕性评估与保障机制

为了适应新型电力系统下容量资源多元化新趋势与投资激励新要求,针对中国发电容量充裕性保障机制建设问题,构建了考虑源储荷多元资源的容量补贴价格机制与容量评估方法。首先,基于边际发电成本理论,揭示了纯电能量市场“缺钱问题”与容量定价原理,提出容量补贴价格制定方法,引入容量调整系数有效激励投资。然后,紧密结合源储荷资源为系统峰荷容量提供支撑的不同特征,建立风光水可再生电源和新型储荷主体有功出力与调度模型,与两态法融合构建各类元件模型,采用序贯蒙特卡洛模拟建立了多元化资源充裕容量的可靠性评估方法。在此基础上,提出分类差别实用化评估方法,克服风光储荷传统评估方法的缺陷,较为科学地反映各类资源对容量支撑的实际贡献,兼顾计算简单透明。最后,算例验证表明,该机制能够实现公平补偿,提供科学的发电投资信号并确保回收,保障发电容量充裕与电价稳定,并且实用化评估方法较好平衡了评估精度与政策实施间的关系。

基于粒子群算法的新能源微电网局部停电负荷调度研究

新能源微电网的停电负荷具有灵活而易于控制管理的特点。将停电负荷积极参与到微电网调度计划中,可有效提高微电网运行的稳定性。提出基于粒子群算法的新能源微电网局部停电负荷调度方法。构建用电信息采集模块,完成新能源微电网运行信息的采集,根据新能源微电网的实际运行情况,将NTP协议应用在信息采集系统中,实现数据的同步更新;构建局部停电负荷调度双层模型,并采用粒子群算法求解模型,实现新能源微电网局部停电负荷调度。由实验结果可知:在16:00之前风力出力持续升高,此时段设备的开机时序即生产负荷在优化后大部分向后移,说明所提方法能够充分利用风力能源,调节电网设备开机时序;调度后的新能源微电网在停电情况下,其总负荷和净负荷均有所降低,说明对微电网运行稳定性的改善效果非常显著。

可控储热负荷参与电网调峰的系统特性与经济性研究

为解决当前可再生能源装机量大但出力相对较小及电力系统调峰能力低下的问题,通过新兴的固态电制热储热技术,充分挖掘电力系统用户侧的潜力。以系统消纳的风电量最多及用户侧运行的经济性最优为目标,建立了含电力需求侧响应的用户侧配置固态电制热储热设备的系统模型。采用改进多目标粒子群算法对模型进行优化求解,针对电力系统的源侧、网侧、荷侧,对比不同运行方式下的风电消纳能力、负荷曲线峰谷差及经济成本。仿真结果表明,在电力需求侧响应的基础上用户侧配置固态电制热储热设备,可以大大提高系统的风电消纳能力及调峰水平,并具有一定的经济价值。

基于增强型鲸鱼优化算法的交直流互联配电网经济调度

随着新能源的不断发展和电力电子技术的广泛应用,交直流互联配电网技术成为未来配电网的发展方向。合理有效的交直流互联配电网调度策略可以提高新能源消纳比例,降低运行成本。文中建立了一种以设备运行维护成本、储能系统运行成本、交直流双向换流器损耗成本以及配电网与大电网之间购售电成本最小的交直流互联配电网经济调度模型。在满足配电网系统安全运行的约束条件下,为了有效求解该模型,设计一种增强型鲸鱼优化算法,对限定对数螺旋形状的常数b值进行动态更新,提高了算法的精度并加快了其全局收敛。最后进行仿真计算,验证所构建模型的正确性以及算法的优势。结果表明,所提算法的收敛速度更快,全局收敛能力更强,并且有效降低了系统的运行经济成本。

内嵌需求响应的新型电力系统源网荷储协同优化技术

为了改善新型电力系统源网荷储协同优化技术中参数的复杂多样性与随机不确定性,降低电网运行成本,实现用户侧与需求侧用电平衡,研究内嵌需求响应的新型电力系统源网荷储协同优化技术。基于新型电力系统源网荷储结构,构建包含负荷资源和储能资源的用户侧需求响应模型,便于考虑用户需求响应调整用户侧用电方式,产生可中断负荷或转移负荷。需求侧响应以用户补贴费用最低、系统损耗最小为目标函数,结合负荷侧、储能设备、可控分布式电源、电网功率平衡约束条件,构建源网荷储协同优化模型,并采用遗传算法通过交叉、变异运算求解获取需求响应补贴费用最低、系统损耗最小的协同优化结果。实验结果表明:在不同情景下,经过本文方法协同优化后,可降低热电出力,增加系统风电消纳空间,将电价高时期负荷转移至低时期;实现用电负荷平衡,在负荷低时有效提升风电消纳空间,提高供电效率,减少成本损耗与需求响应成本。

新建医院用电能耗规划分析

新建医院用电能耗规划分析是从未来所需要的用能上进行规划,是当前医院建设和管理中非常重要的研究内容。合理规划医院用电能耗对于提高医院运行效率、保障医疗安全及节约能源具有重要意义。文章针对医院用电能耗规划的必要性、影响因素、现状分析、解决方案等做出综述,旨在为医院用电能耗规划提供理论支持和实践指导。

研究经济规律,实现电力工业的可持续发展

从电力工业与国民经济发展、能源与环境之间的相互关系出发，通过对国内、外电力工业发展规律的分析研究，提出了增加发电能源在一次能源消费中的比重和电力发展必须适应用电结构变化的论点，充分说明了电力技术是通向可持续发展的桥梁。为实现国民经济的可持续发展，电力工业必须首先实现其自身的可持续发展。

混合动力新船舶Z源电力推进系统

为了解决船舶排放的废弃物对环境的污染问题,提出以光伏电池为主电源超级电容作为辅助电源的混合动力的新能源船舶,其电力推进逆变器采用新型Z源逆变器。研究了这种混合动力船舶推进系统的工作原理和控制策略,推导了Z源逆变器的小信号模型,采用双环控制器维持直流链电压稳定,给出了控制器的设计方法,研究了Z源逆变器稳定性问题。采用三层的BP神经网络预测光伏电池的输出功率,通过控制直通占空比和调制因子来控制光伏电池和超级电容的输出功率,最后进行了仿真和试验。从仿真及试验结果可以看出,在船舶运行时,光伏电池提供平均功率,超级电容提供瞬态功率且还吸收制动功率,从而验证了理论的正确性。

2016年中国电力供需回顾及2017年预测

分析了2016年中国电力供需特点,对2017年电力供需形势进行了预测,提出了相关措施建议。2016年受实体经济稳中趋好、夏季高温天气、上年同期低基数等因素影响,全国用电形势呈现增速同比提高、动力持续转换、消费结构继续调整的特征,发电设备利用小时数为近52年新低。2017年中国电力需求增速将维持在5.0%~6.0%,全社会用电量将达到6.21万亿~6.27万亿kW·h;净增发电装机约1.2亿kW,年底总装机容量将达到17.7亿kW;火电设备利用小时数略有回升,达到4 200 h左右;全国电力供需总体平衡,但局部地区仍存在少量电力缺口,分区域看,华北电网电力供需偏紧,华东、华中、南方电网电力供需平衡有余,东北、西北、西南电网电力供应富余。

“十三五”中国电力需求水平预测

电力需求预测水平是"十三五"电力发展规划的重要基础。经济新常态下,以高端制造业为代表的第二产业、以现代服务业为代表的第三产业以及新型城镇化驱动下的居民生活用电将成为拉动中国用电需求增长的新动能。中国正处于向工业化后期过渡的关键阶段,未来将大力推进经济结构调整和转型升级,拉动经济增长的传统动力正在消退,用电需求难以出现以往的两位数高速增长。但是,与发达国家相比,中国人均用电水平仍然偏低,未来用电需求仍有较大发展潜力,过低的用电增速判断不符合相关国家及地区的历史用电发展经验。应用多种方法对中国未来电力需求水平进行了预测,预计"十三五"期间中国用电需求将维持中速刚性增长。